Unterscheidungsmerkmale der Pulverpresstechnik für den Einsatz von hydraulischen , mechanischen und Hybrid-Pressen

Die grundsätzlichen Unterscheidungsmerkmale für hydraulische, mechanische und Hybrid-Pulverpressen leiten sich ab von

  • der Form und Größe der Presslinge,
  • der benötigten Presskraft,
  • der zu gewährleistenden Genauigkeit für den Formling und
  • der umzusetzenden Stückleistung pro Minute.

1.Hydraulische Pulverpressen

Die Anwendungsvorteile der hydraulischen Pulverpressen sind insbesondere gekennzeichnet durch

  • -den großen verfügbaren Presskraftbereich bis 15.000 kN
  • die große Zahl wählbarer, frei programmierbarer Pressachsen, auch in Verbindung mit mehrachsigen Werkzeug-Adaptern 
  • die Erreichung variabler Verfahrensweisen nach dem Ausstoß -( Gegenpress- ) oder Matrizen-Abzugsverfahren
  • die Umsetzung einer geschwindigkeitsproportionalen Verdichtung auf der Grundlage querschnittsbezogener Füllhöhenzuordnungen  und ?korrekturen
  • die Möglichkeit  der einstellbaren achszugeordneten Entlastungsphase

Damit lässt sich  besonders für Presslinge mit mehrfach unterteilten Querschnitten eine hohe Gleichmäßigkeit in der Dichteverteilung erreichen, die nach dem Sinter-und Kalibrierprozess zur Einhaltung sehr enger Toleranzbereiche führt und mechanische Nachbearbeitungen  oftmals dadurch vermieden werden können.

Die möglichen Hubzahlen richten sich  nach der Teilegröße  und den zu fahrenden Füll-und Presswegen und liegen in der Regel zwischen  4?15 Hub / min.

Als Nachteil der hydraulischen Pressen sind der hohe Leistungsbedarf und die hohen Anschaffungskosten zu werten.

2. Mechanische Pulverpressen

Der Einsatz rein mechanischer Pulverpressen als Kurven-, Exzenter-oder Kniehebelpressen ist auf Presskräfte < 5000 kN begrenzt, wobei die Hauptanwendungen im Bereich < 2000 kN liegen.

Mechanische Pulverpressen arbeiten hauptsächlich nach dem Matrizen-Abzugsverfahren, weil durch den feststehenden Werkzeug-Unterstempel die kinematischen Systeme für die Matrizenbewegung geringer dimensioniert werden können.

Die Anwendung dieser Pulverpressen bezieht sich auf einfache Teile mit geringen Querschnittsunterteilungen,  die ebenfalls in Ihren Abmessungen begrenzt sind.

Damit lassen sich Hubzahlen im Bereich von 12?.40 Hub / min verwirklichen, wobei für Kleinstteile aber auch Werte bis zu 100 Hub / min erzielt werden, wenn Rundtischpressen bei dieser Betrachtung ausgeschlossen sind.

Für einfache Teile werden Adapter mit federnd vorgehobenen Werkzeugstempeln verwendet, die sich in Pressstellung auf mechanische Festanschläge abstützen und deren Zahl aber begrenzt ist.
Für qualitativ höhere Anforderungen werden jedoch im Adapter zunehmend hydraulisch regelbare Achsen für die betreffenden Werkzeugstempel eingesetzt.

Kniehebelpressen haben im Vergleich zu Exzenterpressen den Vorteil, dass durch die verlängerte Verdichtungs-und Entlastungsphase ein weicheres Pressen mit besserer Entlüftung und günstigerer Entspannung verwirklicht und somit die Gefahr der Rissbildung verringert werden kann.

 

3. Hybridpulverpressen

Diese Art von Pulverpressen nehmen eine Zwischenstellung zwischen den hydraulischen und den rein mechanischen Pressen ein, was sich insbesondere auf mögliche Querschnittsformen, Größen und Hubzahlen bezieht.

Man unterscheidet Hybridpulverpressen, bei denen die mechanische Hauptbewegung des Oberstempels mit einer hydraulischen Antriebseinheit verbunden ist und dadurch die Vorteile des kinematischen Systems als auch die hohe Flexibilität des hydraulischen Systems genutzt werden können.
Unterschiedlichste Funktionsverläufe für die Oberstempelbewegung bis hin zum Reversierbetrieb können somit verwirklicht werden, d. h. eine ganz spezifische Anpassung an die Erfordernisse des Presslings ist dadurch gegeben. 

Zum anderen bezieht sich die hydraulische Ergänzung auf das Adaptersystem, indem durch Einsatz frei programmierbarer hydraulischer Pressachsen höheren Genauigkeitsanforderungen des Presslings Rechnung getragen werden kann. Die Grundfunktion bildet dabei die mechanische Oberstempelbewegung der Presse und alle hydraulischen Zusatzachsen im Adapter werden nach dieser Funktion geregelt, so dass alle Pressstempel des Ober-und Unterstempelsystems gleichzeitig die Pressstellung erreichen.

Wird dazu noch die Matrizenbewegung über einen hydraulischen Unterstempel geregelt realisiert, ließen sich mit einer solchen Hybridpresse selbst 2-Stoffsysteme wirtschaftlich fertigen.

 

4. Presstechnische Schlussfolgerungen

Alle 3 vorerwähnten Pressentypen setzen für die Erzielung hoher Endgenauigkeiten des Presslings einen nahezu gleichmäßige Füllung voraus, was jedoch entscheidend  bestimmt wird durch die Art und die Eigenschaften der zu verpressenden Masse und ihrer Fähigkeit das Matrizenhohl, trotz komplizierter Formgestaltung, gleichmäßig auszufüllen.

Die Erzielung einer optimalen Verdichtung unterschiedlicher Presslingshöhen führt letztlich aber nur dann zum Erfolg, wenn die Schüttdichte in allen Bereichen des Matrizenhohles gleich ist, unabhängig vom verwendeten Pressentyp.
Eine erzeugnisabhängige hubzahlseitige Begrenzung ist ursächlich auf diesen Zusammenhang zurückzuführen.
Deshalb müssen Maßnahmen zur Verbesserung der masse-und füllseitigen Bedingungen mit gleicher Intensität vorangetrieben werden, wie dies für die pressen-und werkzeugseitigen Entwicklungsaspekte zur Erzielung  höherer Teilegenauigkeiten zutrifft.

Insbesondere zu letzterem wird für die mechanischen Pulverpressen das Matrizenabzugsverfahren bestimmend bleiben, aber zunehmend werden differenzierte und der mechanischen Oberstempelbewegung zugeordnete hydraulische Unterstempelansteuerungen in Hybridergänzung an Bedeutung gewinnen.
Ganz abgesehen davon, dass für einfache geometrische Formen mit relativ geringer Teilegröße die rein mechanischen Pulverpressen aufgrund ihrer hohen Wirtschaftlichkeit, geringen Anschaffungskosten und langer nutzbarer Betriebszeiten auch in Zukunft das Bild der Pressenabteilungen mit prägen werden.

Im Gegensatz dazu werden sich die hydraulischen Pulverpressen durch eine weitergehende verfahrenstechnische Variabilität und Flexibilität auszeichnen und auf der Grundlage frei programmierbarer Steuerungen mit hohen Positioniergenauigkeiten unter Last wahlweise für das Abzugs-oder Ausstossverfahren bei zuordenbarer Unter-und Oberstempelunterteilung vorteilhaft einsetzbar sein.